預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁在高邊坡加固中的應(yīng)用

曾江波

深圳市勘察測繪院有限公司，廣東深圳 518028

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在城市建設(shè)、公路、鐵路及水利等工程建設(shè)中，需要對山體進(jìn)行開挖，形成了大量的人工高邊坡，如果邊坡不進(jìn)行及時加固和處理，會產(chǎn)生滑坡或崩塌地質(zhì)災(zāi)害，危及人民生命財產(chǎn)安全。20世紀(jì)80年代后，由于錨固技術(shù)的不斷發(fā)展，使預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁在邊坡加固中廣泛應(yīng)用。在深圳的高邊坡加固歷程中，1994年鐵道科學(xué)研究院將這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用于深圳市羅沙公路西嶺山邊坡的加固中，隨后在深圳市羅芳山莊邊坡治理、黃貝嶺坡體滑坡、蛇口月亮灣別墅等邊坡加固和滑坡治理中得到了廣泛應(yīng)用[1]。

預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁技術(shù)是一種采用抗拉強度高的柔性材料錨固于穩(wěn)定的巖土體內(nèi)，以達(dá)到加固不穩(wěn)定巖土體的目的[2]。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高邊坡的加固，有其自身的優(yōu)點：1）對邊坡的擾動小，能有效的控制邊坡淺層和深層破壞；2）施工靈活簡便、風(fēng)險低；3）格構(gòu)梁之間的坡面可以采用植被防護(hù)，能與周邊的環(huán)境相協(xié)調(diào)；4）方便信息化施工和動態(tài)設(shè)計。

1 工程概況

邊坡位于深圳市龍崗區(qū)坂田街道，邊坡坡長約145m，系人工切方形成。邊坡高度17m～32m，坡度43°～50°、局部坡面達(dá)65°。邊坡未分級，為一坡到頂?shù)闹本€形式，坡下為多棟工業(yè)廠房，建筑物距坡腳2m～10m。治理邊坡的東西兩端坡腳設(shè)置了長約90m、高約1.5m的漿砌石擋墻護(hù)腳，墻以上坡面裸露，無防護(hù)措施。邊坡屬土質(zhì)邊坡，最大高度達(dá)32m，局部坡段陡，穩(wěn)定性差，距離已有住宅樓較近，破壞后果很嚴(yán)重。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

邊坡原始地貌為低丘地貌，經(jīng)過人工開挖后，山體形態(tài)殘缺不全，山腳被夷平成建筑區(qū)。丘頂高程介于116m～128m之間，山腳高程約96m～98m，相對高差約30m，自然斜坡15°～27°。自然坡面一般植被發(fā)育，多為雜草和小灌木，覆蓋率可達(dá)90%。

2.2 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地地層有第四系人工填土層、坡殘積層、全風(fēng)化巖和強風(fēng)化巖，自上而下分述如下：

1）人工填土層（Qml）素填土：褐色，以砂礫為主夾少量細(xì)粒土，松散。僅在坡腳建筑區(qū)地段有揭露，厚度0.50m～1.20m。

2）坡殘積層（Qdl+el）礫質(zhì)粘性土：褐黃色，稍濕，硬塑，由中粗?；◢弾r風(fēng)化坡殘積而成，含大于2mm的顆粒約30%～40%，土質(zhì)不均一，土芯粗糙，粘性差，手搓砂礫感強，遇水易崩解。主要分布于自然斜坡一帶，揭露厚度為5.50m～8.80m。

3）全風(fēng)化花崗巖：褐黃、褐紅間灰白色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，除石英外，其余礦物均已風(fēng)化成粘土礦物，巖體呈松散土體狀，堅硬-半堅硬，浸水易軟化、崩解。分布于坡殘積層之下，層厚4.80m～12.1m。

4）強風(fēng)化花崗巖：褐黃、褐紅、褐間灰白色，風(fēng)化強烈，結(jié)構(gòu)大部分破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，云母類礦物已風(fēng)化成土，長石類礦物結(jié)構(gòu)已趨疏松，但未成土，風(fēng)化裂隙極發(fā)育，呈半巖半土狀，巖體極破碎，遇水易潰散，巖芯以碎屑夾含碎石為主，巖質(zhì)極軟，碎石手可折斷。廣泛分布于山體坡殘積層或全風(fēng)化帶之下，埋深15.10m～20.50m。

2.3 地下水

場地地下水類型主要為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。本次勘查揭露的地下水類型為裂隙水。

1）松散巖類孔隙水

地下水的含水巖組主要為第四系坡殘積層，巖性為礫質(zhì)粘性土，透水性差。本類地下水分布具季節(jié)性，地下水分布、水位埋深隨降雨量和地勢的變化而呈動態(tài)變化，以上層滯水和孔隙潛水形式存在，很不穩(wěn)定。雨季時土體在較短降雨歷時內(nèi)可呈飽和狀態(tài)，地下水上升較快，水位埋藏較淺，地下水較為豐富；旱季因順地勢徑流排泄，土體疏干較快，往往呈非飽和狀，甚至干硬狀，地下水極為貧乏。

2）塊狀巖體裂隙水

地下水主要賦存于全、強風(fēng)化巖體的網(wǎng)狀裂隙中。由于勘查區(qū)位于殘缺低丘部位，補給范圍有限，不利于地下水富集，預(yù)估本類地下水不豐富?？辈殂@探期間測得邊坡一帶本類地下水位埋藏情況：埋深7.00m～27.20m。

3 邊坡治理設(shè)計

3.1 參數(shù)選取

邊坡體穩(wěn)定性及邊坡支護(hù)設(shè)計時所需的巖土物理力學(xué)參數(shù)值建議采用表1中的數(shù)值。

抗剪強度 巖土與錨固體粘結(jié)強度特征值frb（kPa）天然密度ρ（g/cm3）飽和 天然基底摩擦系數(shù)μ地層代號及名稱承載力特征值fak（kPa）凝聚力c（kPa）凝聚力c（kPa）內(nèi)摩擦角Φ（°）內(nèi)摩擦角Φ（°）礫質(zhì)粘性土 200 0.30 1.90 15 18 22 25 30全風(fēng)化花崗巖 350 0.40 1.95 20 20 25 28 50

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)建議值

3.2 邊坡治理方案

邊坡為土質(zhì)邊坡，邊坡高陡，現(xiàn)狀坡面受降雨影響坡面發(fā)育崩塌地質(zhì)災(zāi)害，設(shè)計采用分級放坡和預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁進(jìn)行支護(hù)，格構(gòu)梁之間噴混植生綠化。邊坡分三級放坡，一級邊坡按照現(xiàn)狀坡率修整坡面，二、三級邊坡設(shè)計開挖坡率1：1.0，每級邊坡之間設(shè)置2m寬平臺，坡面設(shè)置格構(gòu)梁，間距2.5m×2.5m，斷面尺寸350mm×350mm，格構(gòu)梁節(jié)點處設(shè)置錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索，錨桿為全粘結(jié)錨桿，錨桿體采用Ф28HRB335鋼筋，預(yù)應(yīng)力錨索桿體材料采用4×7ф5高強低松馳鋼絞線。

邊坡塌方主要原因就是強降雨等誘發(fā)的，完善整個邊坡的排水系統(tǒng)也是治理的重點。本設(shè)計在坡中平臺、坡腳和坡頂設(shè)置鋼筋混凝土排水溝，坡中間隔一定距離設(shè)置鋼筋混凝土跌水溝，邊坡排水最終匯入周邊市政排水系統(tǒng)，做到有序排放，邊坡支護(hù)剖面示意圖見圖1。

圖1 支護(hù)方案剖面示意圖

圖2 加固前邊坡概貌

圖3 加固后邊坡概貌

4 施工技術(shù)要求

4.1 施工場地

施工期間應(yīng)合理安排施工場地，并做好與場地的有效隔斷，防止邊坡支護(hù)危及下部安全，同時嚴(yán)禁其它人員進(jìn)入施工區(qū)域，對邊坡體局部危險部位還應(yīng)增加其它防護(hù)措施。

4.2 削坡工程

削坡應(yīng)按照設(shè)計坡率進(jìn)行施工，削坡后應(yīng)對坡面進(jìn)行清理，應(yīng)從上到下進(jìn)行，保證邊坡坡率不大于設(shè)計坡率，邊坡應(yīng)分級開挖，每開挖一級應(yīng)及時支護(hù)，支護(hù)完以后方可進(jìn)行下一級邊坡的開挖[3]。邊坡支護(hù)按剖面段進(jìn)行分段支護(hù)，邊坡開挖后應(yīng)及時按設(shè)計實施支護(hù)，盡量減少邊坡開挖面暴露時間，以免降低邊坡穩(wěn)定性。

4.3 錨桿

1）錨桿采用機(jī)械干成孔，成孔孔徑不小于130mm，錨孔定位偏差不宜大于20mm，錨孔偏斜度不應(yīng)大于5%，鉆孔深度超過錨桿設(shè)計長度應(yīng)不小于0.5m；

2）錨桿體采用Ф28HRB335鋼筋，錨桿采用除銹，注漿段水泥漿的保護(hù)層不小于25mm，沿桿體軸線方向每隔1.5m設(shè)置一個對中支架，確保錨桿鋼筋能夠居中；

3）注漿材料采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥凈漿，水灰比為0.45～0.50，漿體材料28d的無側(cè)限抗壓強度不應(yīng)低于25MPa；

4）注漿管宜與錨桿同時放入孔內(nèi)，注漿管端頭到孔底距離宜為100mm，注漿自下而上連續(xù)灌注，且確保從孔內(nèi)順利排水、排氣。

4.4 預(yù)應(yīng)力錨索

1）預(yù)應(yīng)力錨索成孔孔徑不小于150mm，錨孔定位偏差不宜大于20mm，錨孔偏斜度不應(yīng)大于5%，鉆孔深度不應(yīng)小于設(shè)計長度；

2）預(yù)應(yīng)力錨索采用二次注漿工藝，注漿采用P.O42.5純水泥漿，水灰比為0.45～0.50，第一次注漿壓力為0.4MPa～0.6MPa，第二次注漿壓力為2.5MPa～5.0MPa，漿液固體強度大于30MPa；

3）選用直徑15.24mm,強度1860MPa的高強度低松弛粘結(jié)鋼絞線，延伸率≥3.5%；

4）預(yù)應(yīng)力錨索須待錨固體強度大于25MPa并達(dá)到設(shè)計強度的80%以上及砼腰梁抗壓強度超過75%時方可張拉鎖定；

5）錨索采取分步張拉，分5級按設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%和110%進(jìn)行施拉，每次持荷時間2min～5min，最后一級持荷穩(wěn)定觀測10min 以后按設(shè)計要求鎖定，鎖定后48h內(nèi)沒有出現(xiàn)明顯的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，即可進(jìn)行封錨。

4.5 格構(gòu)梁

施工之前要根據(jù)現(xiàn)場地形的變化，精心放點定位，確保格構(gòu)梁橫平豎直，并保證錨桿位于格構(gòu)梁節(jié)點處。格構(gòu)梁的截面尺寸不小于設(shè)計值，應(yīng)嵌入坡面不小于250mm，采用C25砼現(xiàn)場澆筑，節(jié)點處必須澆搗密實。格構(gòu)梁每隔20m～25m寬設(shè)置一道變形縫，縫寬20mm～30mm。

4.6 噴混植生綠化

1）掛鐵絲直徑2mm鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為5cm×5cm，網(wǎng)與坡面之間的最小距離保持6cm左右，網(wǎng)與網(wǎng)搭接長度不小于10cm；

2）通過噴射機(jī)把混合好的基質(zhì)材料，自上而下分兩次噴至坡面，基材噴射設(shè)計厚度為10cm～12cm；

3）噴播植草須采用專門的液壓噴播技術(shù)及機(jī)械進(jìn)行，噴播前須將草籽和附著劑、紙纖維、復(fù)合肥、保濕劑及水按一定比例混合攪拌，形成均勻混合漿液。將配好的混合材料用液壓噴播植草機(jī)直接噴射在坡面上[3]。坡面綠化選用狗牙根、百喜草、類蘆、灌木豬屎豆、山毛豆和木豆等；

4）草灌木為生長出來之前應(yīng)采用無紡布覆蓋坡面以防止雨水沖刷，至苗長到5cm～6cm時，逐步揭掉無紡布，做好邊坡綠化的養(yǎng)護(hù)和病蟲害的防治。

5 邊坡監(jiān)測

整段邊坡沿坡頂及平臺設(shè)置變形觀測點，對邊坡的變形進(jìn)行監(jiān)測，共布設(shè)19個位移兼沉降觀測點，監(jiān)測密度在施工期間要求三天一次，竣工后半年內(nèi)要求每半個月測一次，剩下一年半一個月測一次，在暴雨季節(jié)加密監(jiān)測頻率，在雨季和特大暴雨期間加強觀測，并定期安排人工巡視。邊坡位移及沉降監(jiān)測報告表明，竣工后邊坡累計最大水平位移量為20.0mm，累計最大沉降量為12.0mm，滿足規(guī)范要求，且2011年10月以后邊坡監(jiān)測點未出現(xiàn)明顯位移和沉降，邊坡趨于穩(wěn)定。

6 結(jié)論

本文通過預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁用于加固高邊坡的工程實例，通過對施工完畢以后的邊坡的監(jiān)測資料的分析，表明預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁用于加固高邊坡是安全有效的，也很好的體現(xiàn)了該支護(hù)方式施工靈活，能很好的適應(yīng)地形的變化，變形協(xié)調(diào)能力強，方便信息化施工和動態(tài)設(shè)計的優(yōu)點，另外支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完畢后，在格構(gòu)梁之間采用噴混植生綠化，使得坡面完全被植被覆蓋，美化了環(huán)境。

[1]康鎮(zhèn)江，丘建金，齊明柱，等.深圳地質(zhì)[M].地質(zhì)出版社，2009.

[2]馬杰.邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁綜合應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2009：1-6.

[3]鄭生慶，鄭穎人等.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2002)[S].中國建筑工業(yè)出版社，2003.